“ 爱因斯坦原本吃饭时掉在盘子里的面包渣,后来的科学家捡起来都能获诺贝尔奖。 ”
--加来道雄
第16次探路
SCHEDULE
本次清单
DESTINATION
爱因斯坦不凡一生
浩瀚宇宙
10月8日揭晓了最新的诺贝尔物理学奖的获得者,瑞典皇家科学院成员、物理学家Ulf Danielsson在现场引用了《生活大爆炸》主题曲歌词:“我们的宇宙曾灼热又黏稠,然后140亿年前开始膨胀。”
瑞典皇家科学院秘书长Goran Hansson在评价这个引用时说:
“他们做得很好,解释了科学知识,表现了科学是有趣、有意思的,进入这个世界是很棒的、光荣的,希望年轻人能因此受到鼓舞投身科学研究。我希望年轻人喜欢诺贝尔奖,诺贝尔奖应该跟他们的兴趣所在一致。
我也希望谢尔顿和艾米今天不要太失望。”
因为在二次元时空,今年5月播出的《生活大爆炸》全剧终集里,Sheldon和Amy共同获得诺贝尔物理学奖,实现人生梦想。
除了看看剧,聊聊段子,大多数人都是不了解物理学的,好像了解的兴趣也不大。究竟不大到什么程度呢?我试了一下,搜索引擎上都没什么非专业词条很热搜。
而有意思的是,很多人倒是都觉得自己是了解爱因斯坦的,大概每个人都能说上几个爱因斯坦的轶事:
比方标志性的一头乱发、随身携带的烟斗,而到了2岁还不大说话,到了小学也做不好小板凳的传说,怕是很多人对自我智商的安慰;
中级学者通常知道相对论、光电效应、布朗运动这几个学术名词;
而能细数爱因斯坦的情史的恐怕已经是比较高段的票友了。
所以,普通人其实需要了解爱因斯坦什么?
恐怕这要从爱因斯坦和他的相对论有多牛说起。
同样获得过诺贝尔物理学奖的物理学家朗道曾经做过一个物理学家排名表,从一流到五流,将世界上的物理学家按照创造力的对数标定,这就是大名鼎鼎的朗道系数或朗道标度。
列夫·达维多维奇·朗道(Lev Davidovich Landau,1908-1968),苏联犹太人,
号称世界上最后一个全能的物理学家。
其中,超一流的物理学家包括:
牛顿(0)
爱因斯坦(0.5)
一流的物理学家包括量子力学的创始人们(同样大名鼎鼎如雷贯耳)
玻尔(1)
海森堡(1)
狄拉克(1)
薛定谔(1)
波色(1)
费曼(1)
狄拉克的妹夫维格纳(1)
法国王子德布罗意(1)
郎道本人给自己的评分起初为2.5,1962年获得诺贝尔物理学奖后,他将自己升迁为二流物理学家(2),晚年又将自己定为(1.5)。
据说朗道本人将这个排名表藏在自己的大衣里随身携带,并且将排名比他低的人称为“蠢材”,将标度为5的人被他称为“病态”、“药不能停的人”、“智障”...
(按照这个表,我们大概能定到1000吧。)
也就是说,牛顿和爱因斯坦,是超于一般物理学家的神一般的存在,是对人类认识世界和认识宇宙起到了至关重要的影响。
1905年,爱因斯坦刚大学毕业正在瑞士的一家专利局做书记员,一边工作糊口一边写论文。
在这一年他写了5篇论文,除了自己的博士论文,其余四篇分别是:狭义相对论;光电效应;布朗运动;质能方程。
除了博士论文,其余四篇的论文可以说都具备获得诺贝尔奖的资格(最终爱因斯坦是因为光电效应获得了1921年诺贝尔物理学奖,这其中的纠葛可以再展开10000字了。。。)
这一年,爱因斯坦大神只有25岁。
而这一年有多重要?100年后的2005年直接被称为国际物理年。
也许你又会说了,就算研究相对论神马的,和我有什么关系?
好,我们首先科普一个相对论原理:“在任何惯性参考系中,自然规律都相同。“
这看上去就是一句大实话。是什么意思呢?我们换个角度来看,也就是“如果惯性参考系是不同的,那么自然规律可能是不同的”。
学过中学物理你应该知道,一个人在高铁上扔一个小球做自由落体,这是而另一个人在相对运动的另一辆高铁上观察,那么扔球的人看到这个球做自由落体,而另一辆高铁上的人则看到的是一个抛物线。
这中间涉及了一个知识点--惯性参考系。扔球的人和观察的人都是站在自己乘坐的高铁上来做出的结论,所以结论是不同的。
但有没有总的结论呢,当然有。尽管不同的高铁上看到的路线不一样,但最终我们是有一个参照系的,也就是地面。再找一个站在地面上不动的人说了算。
因此,地球在很长期以来就是人类观察世界的参照系。
这样解决了很多问题,但也会造成一个结果,那就是长久以来人类会习惯性地把地球当作一切参照系。而到了在太阳系,则选择了太阳作为原点建立参考系,到了银河系,则是选择了银河系中心作为银河系参考系......
好,我们试着用物理学家的思维想一下:
地球公转的速度是每秒30公里,地球被包含在太阳系里总体速度为220公里,而太阳系是属于银河系的,整个银河系的几亿颗恒星又以一个巨大的速度在宇宙中飞速狂奔。
那么地球在宇宙空间里的绝对速度到底是多少呢?
你也许会说,那就按照相对速度来计算就可以了,只要人类摸到边界,总有一天能知道结果。
不要忘了,这里有一个前提。
那就是我们先默认了一个绝对的宇宙空间的存在。整个绝对的空间是一个绝对参考系,就像我们的数学坐标,只要画出XY轴,坐标系就存在了,无论其中是否画了点线面。
所以物理学家们都穷其一生来找到或者建立这个绝对的参考系原点。这其实也是一个终极命题,地球到底在哪里,我们从哪里来,到哪里去,是以一种什么方式去?
这时,爱因斯坦提出了这一条相对论原理,“在任何惯性参考系中,自然规律都相同。”
这中间传递的含义是,宇宙中没有绝对参考系,也不需要有。任何一个惯性参考系都是相对而言的。
回到上面说的地球速度,从这个原理,我们可以得出结论就是,我们可以算出每一个参照系里相对速度,但永远也不可能知道地球的绝对速度。
科学家们的世界观崩塌了。
一直以来,人们在认识世界的路上狂奔,有自信只要通过努力,只要有足够的时间,人类一定可以认识世界,认识宇宙。
而爱因斯坦宣布了终极局限,那就是这一切都是不可能的,甚至不存在的。
所以当时不仅是物理学家,哲学家也跳出来反对。在理论物理学界和哲学界,被告知其不可知,恐怕崩塌到自杀的心都有了。
但毫无疑问,这是超越了时代的震撼。虽然诺贝尔本人并未因为相对论而获得第二次诺贝尔奖,在这个理论基础上产生了大量卓越的研究,2015年大热的引力波就是其中之一,并且获得了诺贝尔物理学奖。
相对论不仅是在人类科学研究的巨大飞跃,还深刻影响了人类思想,它让人们尽情想象宇宙万物,同时正视人类的局限和边界,保持谦卑与敬畏。
爱因斯坦从巨人的肩膀上走了下来,成为了巨人。
在距离我们并不是很遥远的时代,出现了这样一位科学巨匠,他代替我们普通人去探索世界的奥义,向宇宙发出来自人类的智慧呼喊,
这一切,难道不值得我们去了解,去触摸吗?
2019年是爱因斯坦诞辰140周年,作为全球纪念活动之一,启初·天才相对论——爱因斯坦的异想世界特展于8月2日来到上海,首度登临中国大陆,在上海世博会博物馆开展了为期近3个月的展览。
开幕式请来了著名物理学家杨振宁先生,不仅参观了爱因斯坦展览的藏品,
还以现场唯一一位亲自见过爱因斯坦的人分享了他与爱因斯坦交流的往事。
这次特展有来自全球最大的爱因斯坦资料库——希伯来大学爱因斯坦档案库的133件/组展品,以及五大互动体验装置……让人们可以有一次前所未有的机会近距离了解这位不世出天才的一生。
爱因斯坦曾经说,“地上拒绝给我的,我必须到星星上去追寻。”
特展将于10月22日结束,把握倒计时机会,
一起走进天才科学家不平凡的一生
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